無重力下の触覚刺激の減少が神経・筋の機能の低下や老化ダメージの増加を引き起こす -若田宇宙飛行士が「きぼう」で実施した線虫実験により実証-

2026-06-24 東北大学

東北大学とJAXAの研究グループは、国際宇宙ステーション(ISS)「きぼう」で実施した線虫(C. elegans)の宇宙実験により、無重力環境で触覚などの機械的刺激が減少すると、神経・筋機能の低下や老化ダメージの増加が生じることを明らかにした。無重力下で生育した線虫では、運動能力の低下や発育抑制に加え、新たに神経シナプス伝達の低下が確認された。また、加齢個体では運動神経ネットワークの損傷や筋ミトコンドリアの崩壊が増加していた。遺伝子発現解析では、触覚などの物理刺激を感知するメカノ受容体遺伝子群の発現低下が認められ、刺激入力そのものが減少している可能性が示された。一方、培養容器内に微小プラスチックビーズを加えて物理的接触刺激を増やすと、神経伝達異常や老化ダメージが改善された。これらの結果は、無重力環境における健康維持には運動だけでなく触覚・機械刺激の維持が重要であることを示しており、長期宇宙滞在中の健康管理や地上の高齢化研究への応用が期待される。

無重力下の触覚刺激の減少が神経・筋の機能の低下や老化ダメージの増加を引き起こす -若田宇宙飛行士が「きぼう」で実施した線虫実験により実証-

図1. 宇宙無重力下で育成した線虫における神経シナプス伝達活動

<関連情報>

宇宙微小重力下での機械的触覚刺激の減少は、シナプス伝達に影響を与え、線虫(Caenorhabditis elegans)の神経筋老化に寄与する Reduced Mechanical Tactile Stimulation Under Space Microgravity Affects Synaptic Signaling and Contributes to Neuromuscular Aging in Caenorhabditis elegans

Atsushi Higashitani, Je-Hyun Moon, Jong-In Hwang, Nahoko Higashitani, Toko Hashizume, Ahmad Aisha Abu, Kazuki Ooizumi, Ibuki Sazuka, Yoshimitsu Hashizume …

The FASEB Journal  Published: 16 June 2026

DOI:https://doi.org/10.1096/fj.202600867RR

ABSTRACT

Although space travel is becoming more accessible, our understanding of how the space environment and microgravity (μG) affect biology, physiology, and human health remains incomplete. This study examined the effects of μG on synaptic signaling and neuromuscular aging in Caenorhabditis elegans. The D01 cohort, consisting of L4 larvae to young adults raised in μG, exhibited a downregulation of genes linked to synaptic signaling, dopamine response, locomotion, cuticle development, and mitochondrial metabolism. This was accompanied by altered synapse dynamics, reduced motility, and shorter body length. In μG, aged worms showed a reduction in collagen gene expression, increased abnormalities in motor neuron morphology, changes in synaptic vesicle dynamics, and a collapse of mitochondrial morphology in body wall muscles, highlighting exacerbated aging-like phenotypes. The gentle-touch mechanoreceptor MEC-4 was identified as a key mediator of μG-induced body length reduction and changes in extracellular matrix gene expression. mec-4 mutants did not show μG-associated body shortening. The expression of most mechanoreceptor genes, including stretch-activated channels unc-105 and del-1, was downregulated under μG conditions. Notably, the expression of tmc-1 and degt-1 mechanoreceptor genes was downregulated independently of MEC-4. Restoration of physical stimulation using culture medium with small beads in space mitigated many μG-induced neuromuscular defects and expression alterations including those in mechanoreceptor genes. These results highlight the role of mechanical stimuli in maintaining neuromuscular integrity during spaceflight and suggest that restoring tactile input could counter health risks from reduced tactile stimulation during long-term space missions.

0303宇宙環境利用
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